Ядро Земли


Ядро Земли
Модель Земли

Ядро́ Земли́ — центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км. Средний радиус сферы — 3,5 тыс. км. Разделяется на твердое внутреннее ядро радиусом около 1300 км и жидкое внешнее ядро радиусом около 2200 км, между которыми иногда выделяется переходная зона. Температура в центре ядра Земли достигает 5000 С, плотность около 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа (3,7 млн атм). Масса ядра — 1,932·1024 кг.

Известно о ядре очень мало — вся информация получена косвенными геофизическими или геохимическими методами. Образцы вещества ядра недоступны.

Содержание

Обычное заблуждение

Иногда утверждается[кем?], что источником магнитного поля Земли является железо ядра. Это заблуждение основано на представлении обывателей о постоянном магните. На самом деле ферромагнитные свойства железа (да и любого металла вообще) пропадают выше точки Кюри. Источником магнитного поля Земли является движущийся проводник — жидкий металл или водород.

История изучения

Вероятно, одним из первых предположение о существовании внутри Земли области повышенной плотности высказал Генри Кавендиш, который вычислил массу и среднюю плотность Земли и установил, что она значительно больше, чем плотность, характерная для пород, выходящих на земную поверхность.

Существование было доказано в 1897 году немецким сейсмологом Э. Вихертом, а глубина залегания (2900 км) определена в 1910 году американским геофизиком Б. Гутенбергом.

Основоположник геохимии В. М. Гольдшмидт в 1922 году предположил, что ядро образовалось путём гравитационной дифференциации первичной Земли в период её роста или позже.

Альтернативную гипотезу, что железное ядро возникло ещё в протопланетном облаке, развивали немецкий учёный А. Эйкен (1944), американский учёный Е. Орован и советский учёный А. П. Виноградов (1960-е70-е годы).

В 1941 году Кун и Ритман, основываясь на гипотезе идентичности состава Солнца и Земли и на расчетах фазового перехода в водороде, предположили, что земное ядро состоит из металлического водорода. Эта гипотеза не прошла экспериментальную проверку. Эксперименты по ударному сжатию показали, что плотность металлического водорода примерно на порядок меньше, чем плотность ядра. Однако позже эта гипотеза была адаптирована для объяснения строения планет-гигантов — Юпитера, Сатурна и других. Сейчас[когда?] предполагается, что магнитное поле таких планет возникает именно в металлическом водородном ядре.

Кроме того В. Н. Лодочников и У. Рамзай предположили, что нижняя мантия и ядро имеют одинаковый химический состав — на границе ядро-мантия при 1.36 Мбар мантийные силикаты переходят в жидкую металлическую фазу (металлизованное силикатное ядро).

Состав ядра

Состав ядра непосредственно неизвестен, и может быть предположительно оценён из нескольких источников. Во-первых, видимо, наиболее близкими веществу ядра образцами являются железные метеориты, которые, представляют собой фрагменты ядер астероидов и протопланет. Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит при других физико-химических параметрах.

С другой стороны, из данных гравиметрии известна плотность ядра, и это накладывает на его состав дополнительные ограничения. Так как плотность ядра примерно на 10 % меньше, чем плотность сплавов железо-никель, то предполагается, что ядро Земли содержит больше легких элементов, чем железные метеориты.

Наконец, состав ядра можно оценить, исходя из геохимических соображений. Если каким-либо образом рассчитать первичный состав Земли и вычислить, какая доля элементов находится в других геосферах, то тем самым можно построить оценки состава ядра. Большую помощь в таких вычислениях оказывают высокотемпературные и высокобарические эксперименты по распределению элементов между расплавленным железом и силикатными фазами.

О.Г. Сорохтин предложил гипотезу о составе внешнего ядра из так называемого "ядерного вещества", не существующего при нормальных условиях. "Ядерное вещество" представляет собой оксид одновалентного железа Fe2O. При давлении 250-300 ГПа "ядерное вещество" разлагается на железо и кислород, поэтому внутреннее ядро, давление в котором превышает упомянутое значение, состоит из железа с примесью никеля. По мнению Сорохтина, со временем оксиды железа из мантии Земли под действием силы тяжести опускаются в ядро, превращаясь в "ядерное вещество". При этом выделяется кислород, причём по мере уменьшения количества оксидов железа в мантии его выделяется всё больше. Часть этого кислорода поступает в атмосферу. До начала фанерозоя кислорода образовывалось крайне мало, затем увеличение его концентрации в атмосфере вызвало резкий всплеск развития жизни на Земле ("кембрийский взрыв"). Но именно ещё большее увеличение парциального давления кислорода в атмосфере Земли через 500-600 миллионов лет (до значения порядка 0,5 МПа) вызовет глобальное потепление и вымирание всех живых организмов, а затем и полное выкипание океана задолго до превращения Солнца в красный гигант.

Химический состав ядра
Источник Si, wt.% Fe, wt.% Ni, wt.% S, wt.% O, wt% Mn, ppm Cr, ppm Co,ppm P, ppm
Allegre et al., 1995 7.35 79.39 4.87 2.30 4.10 5820 7790 2530 3690
Mc Donough, 2003 6.0 85.5 5.20 1.90 0 300 9000 2500 2000

Литература

  • Петрографический словарь, В. Рыка, А.Малишевская, М:"Недра", 1989
  • Allegre, C.J., Poirier, J.P., Humler, E. and Hofmann, A.W. (1995). The Chemical-Composition of the Earth. Earth and Planetary Science Letters 134(3-4): 515—526. doi: 10.1016/0012-821X(95)00123-T.
  • Treatise on Geochemistry, 2003, Volume 2 The Mantle and Core:
    • Partition Coefficients at High Pressure and Temperature K. Righter and M. J. Drake
    • Experimental Constraints on Core Composition J. Li
    • Compositional Model for the Earth’s Core W. F. Mc Donough.
  • Geochemical Evidence for Excess Iron in the Mantle Beneath Hawaii Munir Humayun, Liping Qin, Marc D. Norman

См. также

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Ядро Земли" в других словарях:

  • ядро Земли — центральная, наиболее глубокая геосфера Земли. Средний радиус около 3,5 тыс. км. Делится на внешнее ядро и субъядро. Температура в центре ядра Земли, по видимому, достигает 5000°C, плотность около 12,5 г/см3, давление до 361 ГПа. Предполагают,… …   Энциклопедический словарь

  • Ядро земли — центр. обл. Земли, ограниченная сферической поверхностью, средний радиус которой равен 3470 км (средняя глубина 2900 км). По сравнению с нижними обл. мантии вещество Я. З. обладает повышенной плотностью, электропроводностью, пониженной скоростью… …   Геологическая энциклопедия

  • ЯДРО ЗЕМЛИ — центральная, наиболее глубокая геосфера Земли. Средний радиус ок. 3,5 тыс. км. Делится на внешнее ядро и субъядро. Температура в центре ядра Земли, по видимому, достигает 5000 .С, плотность ок. 12,5 т/м³, давление до 361 ГПа. Предполагают,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ядро Земли — центральная, наиболее глубокая геосфера Земли. Состоит из внешнего, по видимому жидкого, ядра радиусом ок. 3470 км; переходного затвердевающего слоя и твёрдого внутреннего ядра (субъядра) радиусом ок. 1300 тыс. км. Предполагают, что ядро… …   Географическая энциклопедия

  • ЯДРО ЗЕМЛИ — (The Core), США, 2003, 135 мин. Триллер. Катаклизмы, регулярно сотрясающие Землю, случаются все чаще и становятся все сильнее. Правительство США проводит секретное расследование причин этой непонятной серии катастроф. Расследование возглавляют… …   Энциклопедия кино

  • ЯДРО ЗЕМЛИ — ЯДРО ЗЕМЛИ, центральная область ЗЕМЛИ, залегающая на глубине от 2900 км, составляющая около 16% ее объема и 31% массы. Информацию о ядре получают путем измерения СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, которые указывают что внешние слои ядра жидкие, поскольку… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • ЯДРО ЗЕМЛИ — центральная, наиболее глубокая геосфера Земли. Температуpa ядра земли близка к 5000° С, плотность около 12,5 т/м3. Предполагают, что внешняя его часть жидкая, внутренняя твердая. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная… …   Экологический словарь

  • ядро Земли — Žemės branduolys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Earth’s core vok. Erdkern, m rus. земное ядро, n; ядро Земли, n pranc. noyau terrestre, m …   Fizikos terminų žodynas

  • ядро Земли — Žemės branduolys statusas T sritis chemija apibrėžtis Centrinė Žemės rutulio sfera, kurios spindulys 3470 km (vidutinis gylis 2900 km). atitikmenys: angl. Earth core rus. ядро Земли …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • ядро Земли — [Earth (terrestrial) core] центральная геосфера радиусом около 3470 км. Существование ядра Земли установлено в 1997 г. немецким сейсмологом Э. Рихтером, глубина залегания (2900 км) определена в 1910 г. американским геофизиком Б. Гутенбергом;… …   Энциклопедический словарь по металлургии

Книги

Другие книги по запросу «Ядро Земли» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.